ギガビット無線LAN 802.11ac／802.11ad（前編）

最大速度は7Gbps──ギガビット無線LAN 802.11acと802.11adの基礎

IEEE 802.11nにより無線LANは100Mbpsを超える転送速度に達したが、次世代のIEEE規格である802.11acと802.11adは、無線LANの転送速度をギガビットに引き上げようとしている。

公開 2011年06月27日 10時22分

更新 2012年09月04日 15時14分

著者

Lisa Phifer

[TechTarget]

印刷する

　IEEE 802.11nの導入がかなり進んでいるが、企業はギガビット無線LANに目を向け始めている。

　IEEEでは、さまざまなチャネルによるギガビット無線LANの実現を目指すIEEE 802.11ac規格とIEEE 802.11ad規格の策定が、ワーキンググループによって進められている。802.11acは、ギガビットスループットを6GHz以下の周波数帯、具体的には2.4GHz帯と5GHz帯で提供することが規定されている（900MHz帯でも提供することになるかもしれない）。このため、802.11nから移行しやすい。一方、802.11adは、802.11acと同じ基盤技術を採用するが、免許不要の60GHz帯を使ったごく短い距離でのギガビット通信を可能にする。

最大7Gbpsを実現する802.11ac

　ベンダーが次世代製品として、IEEE 802.11n対応製品を盛んに宣伝するようになったのは、ほんの1年前のことだ。802.11nでは、最大データ転送速度が802.11a/gの54Mbpsから600Mbpsに向上している。だが米In-Statは、2012年末までに、802.11acのドラフト規格に対応し、最大転送速度が1Gbpsを超える製品が登場すると予想している。それはまだ序の口だ。IEEEが802.11acと、その短距離通信版である802.11adを標準化するまでに、これらの規格の最大速度は7Gbpsという一段と高いレベルに達する見通しだ。

IEEE 802.11n関連記事

　ただし、これらの最大速度は、あくまで理論値だ。802.11a/gの実効スループットは、最大でも30Mbps程度にとどまり、AP（アクセスポイント）と端末が離れるほど低下していた。同様に、802.11nの実効スループットも、現在の3×3 MIMO（Multiple Input Multiple Output、MIMOについては「無線LANアンテナを理解する　PART3」も参照）対応APで40MHzチャネルを使用する場合、300Mbpsをはるかに下回る。

　米Aerohive Networksの製品管理ディレクター、マシュー・ギャスト氏によると、802.11ac APは、4×4 MIMOアンテナ搭載製品が最初に登場する見通しだ。コーディングとエラー訂正の改善により、4×4 MIMO 802.11acでは、チャネル幅、ストリーム数が802.11nと同じ場合で最大データ転送速度が867Mbpsになる。このため2012年末までに、802.11acのドラフト規格に基づくAPでスループットが2倍になる。

　しかし、802.11acにおける高速化は、そこからさらに進む。ギャスト氏によると、Letter Ballot（IEEEワーキンググループで行われる電子的手段による投票）のために2011年1月に配布された初期ドラフト（0.1）の規格は、基本的に新しい技術に依存していないという。「われわれは、より高速な無線通信を実現するために、既に持っている技術の応用を進めていく」

　「Wi-Fiの実際の動作について理解が深まるとともに、冗長ビットはあまり多くは必要ないことが分かった。そこでわれわれは、より複雑な変調を、具体的には64QAMだけでなく256QAMもサポートすることにした。これによって25Mbps程度が得られる。より多くのストリームやより広いチャネルを使えるオプションも用意されている。使用可能なストリーム数は最大4つから8つに増え、チャネル幅も20MHzと40MHzに加えて、80MHzと160MHzが使えるようになる。各ストリームでより多くのビットを伝送し、効率を高めることで、8×8 MIMOで160MHzチャネルを使用する場合の最大速度は7Gbpsにも達する」（ギャスト氏）

　しかし、企業における802.11ac無線LANで160MHzチャネルが使われることはほとんどなさそうだ。5GHz帯で160MHzチャネルを使う場合、周波数が重ならないチャネルは2つしかないからだ。これは、802.11n無線LANでは、2.4GHz帯で40MHzチャネルがめったに使われないのと同様の理由だ。

　「データ転送のピーク速度を最大にしたい場合は、できるだけ広いチャネルを使わなくてはならない」とギャスト氏。「一方、最適なトータルスループットを得たい場合、つまり、多くの端末が1台のAPを共有して、同じような作業を行っている場合は、狭いチャネルを使う必要がある」。このため、802.11acを導入する際には、ネットワークエンジニアは、周波数のチャネルと帯域のプランニングに時間をかけなければならない。

短距離通信に威力を発揮する802.11ad

　免許不要の60GHz帯で機能するように設計されている802.11adは、短距離通信用の超高速無線技術になる見込みだ。

　「周波数が高くなると、通信範囲は狭くなる。周波数が10倍になれば、通信範囲は著しく狭まってしまうわけだ。このため、802.11adは、パーソナルエリア向けという位置付けになっている。恐らく、現在のBluetoothのような形で使われるだろう。だが、通信速度は飛躍的に向上することになる」とギャスト氏は説明した。

　つまり、ネットワークエンジニアは、802.11acについては802.11nの進化形と捉え、企業無線LANに関する今後の計画において、この新規格による速度や帯域の向上を視野に入れなければならない。だが、802.11adについては、主に短距離のピアツーピア接続など、用途が異なる規格として認識すべきだ。802.11adによる短距離の高速回線は、オフロードやバックホール（無線LANからインターネットへの接続）などに利用される可能性がある。

無線LAN関連IEEE規格

マルチユーザーMIMOとビームフォーミング

　802.11acのドラフト規格における最も興味深い技術的進歩は、マルチユーザーMIMO（MU-MIMO）だろう。

　ベンダーは802.11nで、送信ビームフォーミングの使い方を学んだ。この技術は、電波を特定の方向に集中的に送信し、個々の端末への通信を改善するものだ。802.11acでは、ベンダーはMU-MIMOの実装法を学ぶチャンスを得ることになる。MU-MIMOは、それぞれ別の方向にある複数の端末に、同じチャネルを使って同時に送信ビームフォーミングを行う技術だ。例えば、8本のアンテナを搭載するAPが4×4 MIMOを、物理的に分離された2台の端末に対して同時に適用し、1つの40MHz（または80MHz、または160MHz）チャネルの帯域利用効率を2倍に高めるといったことが可能になる。

　「MU-MIMOは、競合を減らすことで、イーサネットスイッチングの原理を利用する。下り方向でより効果的に機能するだろう。APは端末を追跡し、空間の重複を認識しなければならないからだ」とギャスト氏。「この技術は、考案するよりも実現する方が難しい。この技術を実装したチップセットの登場が待ち遠しくてならない」

　この2回シリーズの後編では、ギガビット無線LANのプランニングにおける考慮点を解説する。

印刷する